Важный шаг вперёд в области вычислительных технологий сделали европейские исследователи, успешно продемонстрировав, как свет, а не электричество, может быть использован для выполнения вычислений искусственного интеллекта с беспрецедентной скоростью.
Исследование, проведённое доктором Матильдой Ари из финского Университета Тампере и доктором Андреем Ермолаевым из французского Университета Мари и Луи Пастера, показало, что мощные лазерные импульсы, проходящие через ультратонкие стеклянные волокна, способны имитировать обработку информации в ИИ, но в тысячи раз быстрее традиционных электронных систем.
Учёные использовали вычислительную архитектуру, известную как Extreme Learning Machine (ELM), вдохновлённую нейронными сетями. Их подход основан на использовании нелинейного взаимодействия между интенсивными световыми импульсами и стеклом для выполнения сложных вычислений. При тестировании на базе набора рукописных цифр MNIST их оптическая система достигла впечатляющей точности: более 91% в режиме аномальной дисперсии и 93% в режиме нормальной дисперсии.
«Эта работа демонстрирует, как фундаментальные исследования в области нелинейной оптики волокон могут привести к новым подходам к вычислениям», — объяснили профессора Гёри Жанти и Джон М. Дадли, курировавшие исследование. «Объединяя физику и машинное обучение, мы открываем новые пути к ультрабыстрому и энергоэффективному аппаратному обеспечению для ИИ».
Это новшество решает ключевые ограничения традиционной электроники, которая приближается к своим физическим пределам по пропускной способности, объёму данных и энергопотреблению. По мере того как модели ИИ продолжают экспоненциально расти — их размер удваивается примерно каждые 3,5 месяца, согласно исследованию OpenAI — энергозатраты на обучение и эксплуатацию этих моделей становятся всё менее устойчивыми.
Потенциальные области применения этой световой вычислительной технологии включают обработку сигналов в реальном времени, экологический мониторинг и высокоскоростной вывод ИИ. Исследователи планируют в будущем создавать оптические системы на чипе, способные работать в реальном времени вне лабораторных условий, что может революционизировать дата-центры, автономный транспорт и другие сферы, требующие интенсивного использования ИИ.
Проект финансируется Исследовательским советом Финляндии, Французским национальным агентством по исследованиям и Европейским исследовательским советом. Он представляет собой фундаментальный сдвиг в вычислительных парадигмах, который может помочь решить растущий энергетический кризис в сфере ИИ-вычислений и одновременно обеспечить создание более мощных и отзывчивых ИИ-систем.